Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC) je bežne používaný vodoterný polymér, ktorý sa bežne používa vo farmaceutikách, kozmetike, potravinách a priemyselných poliach, najmä pri príprave gélov. Jeho fyzikálne vlastnosti a správanie o rozpustení majú významný vplyv na účinnosť v rôznych aplikáciách. Teplota gélu HPMC je jednou z jeho kľúčových fyzikálnych vlastností, ktoré priamo ovplyvňujú jej výkon v rôznych prípravkoch, ako je regulované uvoľňovanie, tvorba filmu, stabilita atď.
1. Štruktúra a vlastnosti HPMC
HPMC je polymér rozpustný vo vode získaným zavedením dvoch substituentov, hydroxypropylu a metylu, do molekulárnej kostry celulózy. Jeho molekulárna štruktúra obsahuje dva typy substituentov: hydroxypropyl (-ch2chohch3) a metyl (-ch3). Faktory, ako je rôzny obsah hydroxypropylu, stupeň metylácie a stupeň polymerizácie, budú mať dôležitý vplyv na rozpustnosť, správanie v gelách a mechanické vlastnosti HPMC.
Vo vodných roztokoch tvorí ANGUNEL®HPMC stabilné koloidné roztoky formovaním vodíkových väzieb s molekulami vody a interakciou s kostrou na báze celulózy. Keď sa zmení vonkajšie prostredie (ako je teplota, iónová pevnosť atď.), Interakcia medzi molekulami HPMC sa zmení, čo bude mať za následok gélovanie.
2. Definícia a ovplyvňujúce faktory teploty gélovania
Teplota gélu (Gelation Capture, T_GEL) sa vzťahuje na teplotu, pri ktorej roztok HPMC začína prechádzať z kvapaliny na tuhú látku, keď teplota roztoku stúpne na určitú úroveň. Pri tejto teplote bude pohyb molekulárnych reťazcov HPMC obmedzený, čím sa vytvorí trojrozmerná sieťová štruktúra, čo bude mať za následok gélovú látku.
Gelačná teplota HPMC je ovplyvnená mnohými faktormi, jedným z najdôležitejších faktorov je obsah hydroxypropylu. Okrem obsahu hydroxypropylu patrí aj ďalšie faktory, ktoré ovplyvňujú teplotu gélu, molekulová hmotnosť, koncentrácia roztoku, hodnota pH, typ rozpúšťadla, iónová pevnosť atď.
3. Vplyv obsahu hydroxypropylu na teplotu HPMC Gel
3.1 Zvýšenie obsahu hydroxypropylu vedie k zvýšeniu teploty gélu
Gelačná teplota HPMC úzko súvisí so stupňom hydroxypropylovej substitúcie v molekule. Keď sa obsah hydroxypropylu zvyšuje, zvyšuje sa počet hydrofilných substituentov na molekulárnom reťazci HPMC, čo vedie k zvýšenej interakcii medzi molekulou a vodou. Táto interakcia spôsobuje, že molekulárne reťazce sa ďalej rozširujú, čím sa znižuje pevnosť interakcie medzi molekulárnymi reťazcami. V určitom rozsahu koncentrácie zvyšovanie obsahu hydroxypropylu pomáha zvyšovať stupeň hydratácie a podporuje vzájomné usporiadanie molekulárnych reťazcov, takže sieťová štruktúra sa môže vytvoriť pri vyššej teplote. Preto sa teplota géla zvyčajne zvyšuje s rastúcim obsahom hydroxypropylu.
HPMC s vyšším obsahom hydroxypropylu (ako je HPMC K15M) má tendenciu vykazovať vyššiu teplotu géla pri rovnakej koncentrácii ako ANGUNCEL®HPMC s nižším obsahom hydroxypropylu (ako je HPMC K4M). Dôvodom je, že vyšší obsah hydroxypropylu sťažuje molekuly interakcie a vytváranie sietí pri nižších teplotách, čo si vyžaduje vyššie teploty na prekonanie tejto hydratácie a podporu intermolekulárnych interakcií, aby vytvorili trojrozmernú sieťovú štruktúru. .
3.2 Vzťah medzi obsahom hydroxypropylu a koncentráciou roztoku
Koncentrácia roztoku je tiež dôležitým faktorom ovplyvňujúcim gelačnú teplotu HPMC. V roztokoch HPMC s vysokou koncentráciou sú intermolekulárne interakcie silnejšie, takže teplota géla môže byť vyššia, aj keď obsah hydroxypropylu je nižší. Pri nízkych koncentráciách je interakcia medzi molekulami HPMC slabá a roztok sa s väčšou pravdepodobnosťou gélije pri nižších teplotách.
Keď sa obsah hydroxypropylu zvyšuje, hoci sa zvyšuje hydrofilita, na vytvorenie gélu je stále potrebná vyššia teplota. Najmä za podmienok s nízkou koncentráciou sa teplota gélu zvyšuje výraznejšie. Dôvodom je skutočnosť, že HPMC s vysokým obsahom hydroxypropylu je ťažšie indukovať interakcie medzi molekulárnymi reťazcami prostredníctvom zmien teploty a proces gélovania vyžaduje ďalšiu tepelnú energiu na prekonanie hydratačného účinku.
3.3 Vplyv obsahu hydroxypropylu na proces gélovania
V určitom rozsahu obsahu hydroxypropylu dominuje proces géla interakciou medzi hydratáciou a molekulárnymi reťazcami. Ak je obsah hydroxypropylu v molekule HPMC nízky, hydratácia je slabá, interakcia medzi molekulami je silná a nižšia teplota môže podporovať tvorbu gélu. Ak je obsah hydroxypropylu vyšší, hydratácia je významne zvýšená, interakcia medzi molekulárnymi reťazcami sa stáva slabšou a zvyšuje sa teplota géla.
Vyšší obsah hydroxypropylu môže tiež viesť k zvýšeniu viskozity roztoku HPMC, čo je zmena, ktorá niekedy zvyšuje teplotu začiatku gélovania.
Obsah hydroxypropylu má významný vplyv na gelačnú teplotuHpmc. Ako sa zvyšuje obsah hydroxypropylu, hydrofilnosť HPMC sa zvyšuje a interakcia medzi molekulárnymi reťazcami oslabuje, takže jeho gelačná teplota sa zvyčajne zvyšuje. Tento jav sa dá vysvetliť mechanizmom interakcie medzi hydratáciou a molekulárnymi reťazcami. Úpravou hydroxypropylového obsahu HPMC je možné dosiahnuť presnú kontrolu teploty gélovania, čím sa optimalizuje výkon HPMC vo farmaceutických, potravinových a iných priemyselných aplikáciách.
Čas príspevku: Jan-04-2025